protection des installations Électriques

UTEC 15-443

Aot 2004

UNION TECHNIQUE DE L'ELECTRICITEET DE LA COMMUNICATION

__________

INSTALLATIONS ELECTRIQUES A BASSE TENSION

GUIDE PRATIQUE

Protection des installations lectriquesbasse tension contre les surtensions

d'origine atmosphrique ou dues des manuvres

Choix et installation des parafoudres

Protection of low-voltage electrical installations

against over voltages due to atmospheric discharges and switching

Selection and erection of surge protective devices

__________

dit et diffus par l'Union Technique de l'Electricit et de la Communication (UTE) BP 23 92262 Fontenay-aux-RosesCedex Tl: 01 40 93 62 00 Fax: 01 40 93 44 08 E-mail: [email protected] Internet: http://www.ute-fr.com/

Impr. UTE 2004 Reproduction interdite

Saga intranet pour : STEG - SOC TUNISIENNE ELECT ET GAZ

UTE C 15-443 2

SOMMAIRE

1 DOMAINE D'APPLICATION ................................................................................................. 5

2 CLASSIFICATION DES MATERIELS PAR CATEGORIES DE SURTENSIONS ..................... 52.1 Catgorie I........................................................................................................................ 52.2 Catgorie II....................................................................................................................... 52.3 Catgorie III...................................................................................................................... 62.4 Catgorie IV ..................................................................................................................... 6

3 LES PARAFOUDRES .......................................................................................................... 63.1 Rle des parafoudres basse tension .............................................................................. 63.2 Principe de fonctionnement............................................................................................... 63.3 Caractristiques des parafoudres...................................................................................... 73.4 Caractristique de raccordement des parafoudres............................................................. 9

4 PROCESSUS SUIVRE POUR LE CHOIX DES PARAFOUDRES...................................... 10

5 RAPPEL DES RGLES DE LA NF C 15-100 ...................................................................... 13

6 METHODE DEVALUATION DU RISQUE ........................................................................... 146.1 Evaluation du niveau d'exposition aux surtensions de foudre ........................................... 146.2 Evaluation des consquences des perturbations ............................................................. 146.3 Rsultats de lanalyse ..................................................................................................... 156.4 Prise en compte des surtensions de manuvres............................................................. 15

7 DMARCHE POUR LE CHOIX ET LINSTALLATION DES PARAFOUDRES ....................... 217.1 Critres lis au rseau .................................................................................................... 217.2 Choix de In...................................................................................................................... 247.3 Cas particulier de la prsence dun paratonnerre sur le btiment ..................................... 247.4 Choix de Up .................................................................................................................... 247.5 Coordination des parafoudres ......................................................................................... 267.6 Choix du (ou des) dispositif(s) de protection associ(s) au parafoudre ............................ 277.7 Situation de linstallation suite une dfaillance du parafoudre........................................ 28

8 REGLES DINSTALLATION DES PARAFOUDRES ............................................................. 308.1 Emplacement du parafoudre dans linstallation................................................................ 308.2 Raccordement des parafoudres dans un tableau lectrique ............................................. 308.3 Mise la terre de linstallation......................................................................................... 318.4 Maintenance/Remplacement ........................................................................................... 31

9 PARAFOUDRES POUR RSEAUX DE COMMUNICATION ................................................ 519.1 Domaine dapplication..................................................................................................... 519.2 Surtensions dans les rseaux de communication ............................................................ 519.3 Matriels protger ........................................................................................................ 529.4 Les parafoudres pour rseaux de communication............................................................ 529.5 Processus de choix et dinstallation des parafoudres pour rseaux de communication ..... 559.6 Rappel de la NF C 15-100............................................................................................... 579.7 Analyse du risque ........................................................................................................... 579.8 Choix des parafoudres pour rseaux de communication .................................................. 589.9 Installation des parafoudres pour rseaux de communication .......................................... 60

Tableau 1 Rgles de protection.......................................................................................... 13Tableau 2 Valeurs de selon la situation de la ligne arienne et du btiment ..................... 14Tableau 3 Rsultat de lanalyse du risque foudre ............................................................... 15Tableau 4 Besoin en protection selon le schma des liaisons la terre .............................. 21Tableau 5 Valeurs minimales prescrites de Uc et UT des parafoudres en fonctiondes diffrents schmas des liaisons la terre pour un rseau 230/400 V .............................. 23Tableau 6 Choix de In dans le cas des parafoudres de type 2 ............................................ 24Tableau 7 Dfinition des valeurs Up pour les parafoudres complmentaires........................ 26


3 UTE C 15-443

Tableau 8 Valeurs de selon la situation de la ligne arienne et du btiment...................... 58Tableau 9 Rsultat de lanalyse du risque foudre ................................................................ 58

Annexe A Rappel sur les risques de surtensions dans les installations basse tension ......... 32Annexe B Diffrentes technologies des parafoudres ........................................................... 34Annexe C Exemple de schmas dinstallation de parafoudre (cas dun schma TT) ............ 35Annexe D Schmas dinstallation des parafoudres selon les diffrents schmasdes liaisons la terre............................................................................................................ 37Annexe E Niveaux krauniques Nk en France et dans les DOM .......................................... 42Annexe F Coordination entre parafoudres de type 2 ........................................................... 43Annexe G Cas o le btiment est quip de paratonnerres ................................................. 46Annexe H Exemples pratiques de cblage pour rpondre la rgle des 0,50 m(cas du schma TT) .............................................................................................................. 48

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AVANT-PROPOS

Les appareils lectriques comportant des composants lectroniques sont aujourdhui largementutiliss la fois dans les installations agricoles, industrielles, tertiaires et domestiques. De plus, ungrand nombre de ces appareils reste en tat de veille permanente et assure des fonctions decontrle ou de scurit. La tenue rduite de ces appareils aux surtensions a donn une importanceaccrue la protection des installations lectriques basse tension, et notamment lutilisation desparafoudres pour leur protection contre les surtensions induites par la foudre et transmises traversle rseau lectrique.

Les rgles de base de cette protection sont donnes en 443 et 534.1 de la NF C 15-100.

Le prsent guide donne notamment, une mthode empirique danalyse du risque destine valuerla ncessit dutiliser un parafoudre dans une installation donne. Cette analyse nest nullementexhaustive. Son rsultat doit tre pondr en fonction des situations particulires et surtout duniveau de risque acceptable par lutilisateur de linstallation.

Le guide donne aussi les lments ncessaires pour le choix, linstallation et la coordination desparafoudres. Il est illustr par un certain nombre dexemples pratiques. Mme si la plupart de cesexemples traite d'installations en schma TT, les rgles donnes sont gnralement applicables auxautres schmas des liaisons la terre.

Dans le cas d'installations industrielles complexes ou d'installations particulirement exposes auxrisques de foudroiement, des mesures complmentaires peuvent simposer.

Ce guide ne traite pas de la protection contre les coups de foudre directs.

En ce qui concerne les installations classes pour la protection de lenvironnement, soumises autorisation (ICPE) relevant de l'arrt et de la circulaire du 28 janvier 1993, celles-ci doivent fairel'objet d'une tude pralable du risque foudre.

Le guide donne galement les lments ncessaires pour le choix, la coordination et linstallation desparafoudres de protection des rseaux de communication.

Il est rappel que la publication CEI 61643-12 donne des informations complmentaires celles duguide UTE C 15-443 destination des bureaux dtudes et dingnierie concernant le choix et lacoordination des parafoudres dans les rseaux basse tension.

Le prsent guide ne traite pas toutes les situations ; il examine les cas les plus courants.

Ce guide ne se substitue pas la norme et aux textes rglementaires qui restent les textesde rfrence.

Ce guide annule et remplace le guide UTE C 15-443 de juillet 1996 et son amendement 1 davril2001. Il a t approuv par le Conseil d'Administration de l'Union Technique de l'Electricit et de laCommunication le 12 aot 2004.

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5 UTE C 15-443

1 DOMAINE D'APPLICATION

Le prsent guide indique les conditions relatives au choix et la mise en uvre de parafoudres dansles installations basse tension. Il prcise et complte les articles 443 et 534.1 de la NF C 15-100.

Il traite galement des parafoudres dans les rseaux de communication.

Il donne des informations complmentaires permettant de guider la dcision d'installation d'unparafoudre. Il indique comment choisir les parafoudres en tenant compte des matriels protger,du schma des liaisons la terre, de l'emplacement des parafoudres et de leur coordination.

Les installations doivent tre ralises conformment aux dispositions de la norme NF C 15-100. Lesparafoudres basse tension doivent tre conformes la norme NF EN 61643-11 (C 61-740). Lesparafoudres pour les rseaux de communication doivent tre conformes la norme NF EN 61643-21(C 61-744-21).Les diffrents types de surtensions ainsi que leur mode de propagation sont dcrits dans lannexe A.

2 CLASSIFICATION DES MATERIELS PAR CATEGORIES DE SURTENSIONS

Dans la classification des matriels par catgories de surtensions, seule la tenue au choc delisolation principale (entre les conducteurs actifs et la masse) est prise en compte.Les matriels sont classs selon 4 catgories de surtensions correspondant la tenue aux chocs delisolation principale (voir NF C 20-040-1).Les valeurs de tenue aux chocs donnes dans le prsent article correspondent une tensionnominale du rseau de 230/400 V.Pour les tensions suprieures, se reporter au tableau 44B de la norme NF C 15-100.

Il convient aussi de tenir compte de la tenue aux chocs des isolations fonctionnelles (entreconducteurs actifs). Ceci est particulirement justifi pour les matriels comportant de llectronique.

2.1 Catgorie ILes matriels de tenue aux chocs de catgorie I sont des matriels ou des composants lectroniquesdont la tension de tenue aux chocs est faible. Cette tension de tenue aux chocs est spcifie par leconstructeur et des mesures de protection doivent tre prises.Exemple : circuits lectroniques protger au niveau spcifi par le constructeur.

Lorsque des circuits lectroniques sont intgrs par construction lintrieur de matriels decatgorie suprieure, les mesures de protection ont t prises par le constructeur.La protection des matriels ou circuits de catgorie I ne fait pas l'objet du prsent guide.

2.2 Catgorie IILes matriels de tenue aux chocs de catgorie II sont des matriels dutilisation destins treconnects l'installation lectrique fixe du btiment.Leur tenue aux chocs est au moins gale 2,5 kV.

Exemples :- outils portatifs, appareils lectromnagers sans lectronique ;- postes de travail informatiques, micro-ordinateurs, TV, HiFi, vido, alarmes, appareils

lectromnagers programmation lectronique, etc. Cependant, ces matriels peuvent tresensibles des surtensions entre conducteurs actifs en raison de la prsence de composants defiltrage. En labsence dinformation sur le niveau de tenue correspondant de ces matriels, unniveau de tenue aux chocs de 1,5 kV est considr.


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2.3 Catgorie IIILes matriels de tenue aux chocs de catgorie III sont des matriels appartenant linstallation fixeet d'autres matriels pour lesquels un plus haut niveau de fiabilit est demand.Leur tenue aux chocs est au moins gale 4 kV.

Exemples :- armoires de distribution, appareillage (disjoncteurs, interrupteurs, socles de prises de courant...) ;- canalisations et leurs accessoires (cbles, jeux de barres, botes de jonction) ;- matriels usage industriel et matriels tels que moteurs fixes avec une connexion permanente

linstallation fixe.

2.4 Catgorie IVLes matriels de tenue aux chocs de catgorie IV sont utiliss l'origine ou au voisinage de l'originede l'installation en amont du tableau de distribution.Leur tenue aux chocs est au moins gale 6 kV.

Exemples :- compteurs lectriques ;- matriels principaux de protection contre les surintensits ;- dispositifs de tlmesure, etc.

3 LES PARAFOUDRES

3.1 Rle des parafoudres basse tensionLes parafoudres sont destins couler les courants de foudre la terre. Ils limitent ainsi le niveaudes surtensions un niveau compatible avec la tension de tenue aux chocs des matriels del'installation et des matriels aliments par cette installation.

Ces surtensions sont :

- transmises par le rseau de distribution et peuvent tre d'origine atmosphrique et/ou dues desmanuvres ;

- gnres par des coups de foudre proximit des btiments, ou sur les paratonnerres desbtiments qui en sont quips conformment aux normes NF C 17-100 et NF C 17-102.

Les parafoudres n'assurent pas la protection contre les surtensions temporaires gnres par lerseau BT mais sont capables de les supporter sans dommage (voir 8.1.3).

Les parafoudres ne sont pas prvus pour protger contre les surtensions temporaires dorigine HT niles ruptures de neutre BT, mais ces surtensions sont prises en compte afin de garantir une fin de viedu parafoudre sans danger.

3.2 Principe de fonctionnementEn l'absence de coups de foudre, le parafoudre na pas dinfluence significative sur lescaractristiques de fonctionnement de linstallation o il est connect.Pendant les chocs de foudre, le parafoudre rpond ces contraintes en diminuant sa propreimpdance et en drivant ainsi le courant de choc afin de limiter la tension. Sa capacit limiter latension ses bornes assure le niveau de protection.Les chocs de foudre peuvent initier un courant de suite traversant le parafoudre, voir 3.3.2.5.Aprs les coups de foudre, le parafoudre retrouve une impdance leve.Lannexe B dcrit les diffrentes technologies de parafoudres.Les modes de dfaillance en fin de vie du parafoudre et le choix des dispositifs de protection duparafoudre sont indiqus en 7.6.


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3.3 Caractristiques des parafoudres

3.3.1 GnralitsLes parafoudres doivent tre conformes la norme NF EN 61643-11 (C 61-740).A lorigine de linstallation, la norme NF C 15-100 prescrit les deux types de parafoudressuivants :

- Type 1 : parafoudre utiliser dans le cas de btiment quip de paratonnerre (voir annexe G)Le parafoudre de type 1 est caractris par un courant dcoulement de forme donde 10/350, Londeconventionnelle de courant 10/350 est celle qui se rapproche le plus de londe de courant de foudredirect. Ce parafoudre a donc une forte capacit dcoulement dnergie.Ce parafoudre de type 1 est utilis pour rduire la diffrence de potentiel entre le systme deprotection contre la foudre et linstallation lectrique lors de lcoulement du courant de foudre duparatonnerre de linstallation.

- Type 2 : parafoudre dutilisation gnraleLe parafoudre de type 2 est caractris par un courant dcoulement de forme donde 8/20.Londe conventionnelle de courant 8/20 est celle qui se rapproche le plus des ondes de courant daux effets indirects de la foudre.

3.3.2 Caractristiques lectriques principalesLes paramtres prendre en compte pour le choix, le dimensionnement et linstallation desparafoudres sont :

Up niveau de protection

Uc tension maximale de rgime permanent

UT tension de tenue aux surtensions temporaires dues des dfauts sur le rseau BT

tenue au court-circuit

valeur assigne dinterruption du courant de suite

In courant nominal de dcharge

Imax courant maximal de dcharge caractrisant les parafoudres de Type 2

Iimp courant de choc caractrisant les parafoudres de Type 1

Ces caractristiques sont dfinies par branche (neutre PE, phase PE ou phase neutre).

Toutes ces caractristiques sont donnes par le constructeur, soit marques sur le parafoudre, soitprcises dans les catalogues.

3.3.2.1 Niveau de protection UpCest la valeur maximale de tension, exprime en kV, aux bornes du parafoudre dans les conditionsnormales de son fonctionnement. Cest le paramtre qui caractrise les performances de protectiondu parafoudre.

Le niveau de protection Up est la caractristique principale du parafoudre et doit tre infrieur latension de tenue aux chocs du matriel protger. Ainsi, le parafoudre install lorigine duneinstallation alimente en 230/400 V, doit avoir un niveau maximal de protection Up de 2,5 kV.

Pour la protection des matriels qui contiennent de l'lectronique (appareils lectromnagers,matriels de traitement de linformation, etc.), sensibles des surtensions un niveau plus faible, leniveau de protection Up doit tre de 1,5 kV.


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3.3.2.2 Tension maximale de service permanent UcCest la tension maximale que le parafoudre peut supporter en permanence (en valeur efficace).

Cette tension doit donc tre suprieure la tension maximale du rseau.

Elle est fonction :

- de la tension simple du rseau,- du schma des liaisons la terre,- du mode de connexion du parafoudre (mode commun / mode diffrentiel).

Le tableau 5 du prsent guide donne la valeur minimale pour les distributions 230/400 V.

Le tableau 53C de la NF C 15-100 donne la valeur de Uc pour les autres rseaux.

3.3.2.3 Surtensions temporaires dues aux dfauts BT (UT)La norme NF EN 61643-11 (C 61-740) prvoit deux possibilits pour la tenue des parafoudres auxsurtensions temporaires (UT) gnres par le rseau BT :

a) soit, ils rsistent et continuent fonctionner,

b) soit, ils sont dtruits sans crer de situation dangereuse.

Dans le cadre de la NF C 15-100, seuls les parafoudres a) (qui rsistent et continuent fonctionner)sont utilisables dans les installations BT.

Pour le rseau 230/400V la valeur minimale UT selon le schma de mise la terre est donne dansle tableau 5 de ce guide.

Les valeurs minimales de UT, pour les autres rseaux sont donnes dans le tableau 53C de la normeNF C 15-100.

3.3.2.4 Tenue au court-circuitValeur maximale, dfinie par le constructeur, du courant de dfaut 50 Hz qui peut transiter dans unebranche du parafoudre (voir 7.1.4) lors dun dfaut interne au parafoudre.

Cette valeur doit tre suprieure au courant maximal de court-circuit prsum au point dinstallation.

3.3.2.5 Valeur assigne dinterruption du courant de suiteCette notion sapplique uniquement aux parafoudres ayant un courant de suite (exemple : parafoudre clateur).

Cest le courant de court-circuit que le parafoudre est capable dinterrompre par lui-mme sans laidede son dispositif de protection associ.

Dans ce cas, cette valeur doit tre suprieure au courant maximal de court circuit prsum au pointdinstallation (voir 7.1.4).

3.3.2.6 Courant nominal de dcharge InC'est la valeur de crte du courant de forme d'onde 8/20 pour lequel sont tests et caractriss lesparafoudres.

In caractrise le courant que peut couler plusieurs fois le parafoudre sans dommage.

Pour les parafoudres installs lorigine dune installation alimente par le rseau public, le courantnominal de dcharge recommand est 5 kA.


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3.3.2.7 Courant maximal de dcharge ImaxC'est la valeur maximale du courant de forme d'onde 8/20 que peut couler le parafoudre de Type 2sans modification de ses caractristiques mais sans assurer ncessairement le niveau de protectionUp.

A noter que si Imax est gal In, le niveau de protection Up est toujours assur.

Imax, qui est suprieur ou gal In, correspond un courant de foudre exceptionnel dans l'installationmais que le parafoudre peut supporter au minimum une fois, alors que In correspond un courant defoudre relativement frquent.

La valeur Imax nentre pas dans le processus de choix du parafoudre. Elle est nanmoins dclare parle constructeur et marque sur le produit.

3.3.2.8 Courant de choc IimpCest le courant de choc, gnralement de forme donde 10/350, pour lequel sont tests etcaractriss les parafoudres de Type 1.

Les parafoudres de Type 1 sont exclusivement destins tre installs dans les btiments quipsde paratonnerre.

La valeur minimale de Iimp est 12,5 kA.

3.4 Caractristique de raccordement des parafoudres

3.4.1 Parafoudre un portGnralement les parafoudres sont raccords entre conducteurs actifs et PE des matriels protger, ils sont appels parafoudres un port .

Figure 1 Exemple de parafoudre un port

NOTE SPD signifie Surge Protective Device , en franais parafoudre .

3.4.2 Parafoudre deux portsDautres parafoudres existent qui comprennent un lment de dcouplage (filtre, impdance,..) quisont alors monts en srie avec le matriel protger, ils sont appels parafoudres deux ports .

Cot alimentation Utilisation protge

Figure 2 Exemple de parafoudre deux ports

Ces parafoudres ne sont pas considrs dans le prsent guide.

SPD

SPDL L

NN


UTE C 15-443 10

3.4.3 Parafoudre une brancheLes parafoudres sont constitus dune ou plusieurs branches de protection.

Figure 3 Exemple de parafoudre 1 port une branche

3.4.4 Parafoudre plusieurs branches

Figure 4 Exemple de parafoudre 1 port trois branches

4 PROCESSUS A SUIVRE POUR LE CHOIX DES PARAFOUDRES

Le choix et les rgles dinstallation des parafoudres doivent suivre un ordre logique donn dans lesarticles 5, 6, 7 et 8. Par ailleurs les conditions relles dinstallation peuvent modifier lefficacit de laprotection du parafoudre ce qui impose une nouvelle itration dans le choix du parafoudre.

Un logigramme prsentant les diffrentes tapes suivre est donn ci-aprs.

A la fin de la dmarche, il y a lieu de vrifier que tous les critres sont remplis.

Dans tous les cas le niveau de protection rel aux bornes des matriels protger doit tre privilgiau dtriment ventuel des autres caractristiques.

SPD

L

N

SPD

SPD

SPD


11 UTE C 15-443

Logigramme pour le choix des parafoudres

Ce logigramme dcrit et rsume le processus de slection des parafoudres.

DterminerUc

Uc est donn dans le tableau 5

Rappel : le parafoudre doit tenir la contrainte U et non pas tre dtruit.Cette information doit tre vrifie sur la fiche technique du produit

TUT est donn dans le tableau 5

Une valeur plus leve donnera une dure de vie plus longue (tableau 6). Lanalyse du risque peut fournir une indication sur la valeur de I optimalenLa valeur minimale est de 5 kA

Prsencede

paratonnerre

IdentifierImax

Parafoudre de type 2NON

Cette valeur est une consquence du choixde I et est donne dans la fiche techniquen

Une valeur plus leve peut tre utilisesi un calcul en dmontre le besoin

OUIDterminer

IimpParafoudre de type 1(*) La valeur minimale est de 12,5 kA

DterminerUp

En fonction : - de la tenue aux chocs des matriels protger - de lemplacement de ces matriels par rapport au parafoudreLa valeur maximale au point dentre de linstallation est de 2,5 kV

Connatrele schma des

liaisons la terre

TT, TN-C, TN-S, IT (avec N), IT (sans N)

Cette valeur est donne dans la fiche technique

Dterminer ou I Imax imp

- a - obligatoire par la NF C 15-100- b - ou ncessaire suite lanalyse du risque

(*) cas des immeubles

Le parafoudre de tte un 2,5 kVUp 80 20

7.3 Cas particulier de la prsence dun paratonnerre sur le btimentLorsquun paratonnerre (voir NF C 17-100 et 17-102) est install sur le btiment, le parafoudreinstall lorigine de linstallation doit tre de Type 1 caractris par Iimp (voir annexe G).

Le parafoudre install l'origine d'une installation doit avoir un courant Iimp mini de 12,5 kA.

7.4 Choix de UpUp est le paramtre le plus important pour caractriser le parafoudre. Il indique le niveau desurtension aux bornes du parafoudre.

La dtermination de Uc, UT et In donne des limites au choix de la valeur Up. En consquence pourviter des itrations successives Up nest fix quaprs Uc, UT et In.

Le niveau de protection (Up) du parafoudre doit tre coordonn la tension de tenue aux chocs dumatriel protger (voir article 2).

A l'origine d'une installation, la valeur maximale de Up est de 2,5 kV. Si un matriel sensible estinstall moins de 30 m de canalisation de lorigine de linstallation, la valeur maximale de Up est de1,5 kV. Dans le cas de matriels installs plus de 30 m de canalisation de lorigine de linstallation,voir le tableau 7.

7.4.1 Choix de Up en fonction de la tenue aux chocs du matrielPour assurer une protection efficace des matriels, les valeurs de Up (dfinies par branches) doiventtre infrieures la valeur de tenue aux chocs des matriels protger.

Un parafoudre de niveau de protection Up donn ne peut protger un matriel de tenue aux chocs devaleur gale Up que sil est install directement ses bornes, ce qui est rarement possible enpratique.

Il convient de prendre en compte les deux paramtres suivants : La distance entre le parafoudre et le matriel protger est un facteur important. Dans le pire

des cas (voir annexe K), la surtension aux bornes du matriel peut atteindre 2 fois la valeur Up duparafoudre.

La longueur des liaisons entre le parafoudre et les conducteurs auquel il est connect ainsi quele cblage ont aussi une influence sur la protection relle procure par le parafoudre (voir 7.4.2et 8.2).

Des indications supplmentaires permettant de tenir compte de ces deux paramtres sont donnesdans les fiches techniques du constructeur.

Eta

pe 7

du

logi

gram

me

Eta

pe 8

du

logi

gram

me

Eta

pe 6

du

logi

gram

me


25 UTE C 15-443

En absence de ces indications, une marge de scurit entre la tenue aux chocs des matriels et Upest ncessaire et au moins gale 20 % (CEI 61643-12).

A titre dexemple, dans le cas dun matriel de catgorie II (tenue aux chocs de 2,5 kV), on prendraune valeur Up de 2 kV tout en respectant les rgles de mise en uvre (voir annexe K).En cas dimpossibilit de respecter les rgles 7.4.2, la marge devra tre plus importante.

7.4.2 Influence des conditions dinstallation sur la valeur UpLa tension rsiduelle (U) aux bornes de l'appareil protger, comme indiqu la figure 6, est lasomme de la tension Up du parafoudre et des chutes de tension inductive des conducteurs deraccordement (U1 + U2 + U3).Il est indispensable que la longueur totale des conducteurs de raccordement L (L1 + L2 + L3) soitaussi courte que possible et quelle nexcde pas 0,50 m.

Figure 6 Raccordement du parafoudre au rseau

Si cette longueur L (L1 +L2 +L3) excde 0,50 m il est ncessaire :

soit de rduire cette longueur en dportant les bornes de raccordement (voir annexe H) ;

soit de slectionner un parafoudre ayant un niveau Up infrieur (pour mmoire, une longueur decble rectiligne de 1 m parcouru par un courant de dcharge de 10 kA (8/20) cre une tensiondenviron 1000 Volts) ;

ou dinstaller un second parafoudre coordonn prs de lappareil protger afin dadapter leniveau la tenue aux chocs du matriel protger (voir annexe F).

Voir en annexe H les exemples pratiques dinstallation de parafoudres dans un tableau lectrique.

U1

Up

U3

U

L1

L3

D + dconnecteur

Conducteurs actifsPhase/Neutre

Conducteur de protection

L2U2

Dispositif deprotection

SPD


UTE C 15-443 26

7.5 Coordination des parafoudresDans la pratique, la protection des matriels est assure lorsquils sont installs moins de 30 m decanalisation de lorigine de linstallation.

Pour les matriels installs plus de 30 m de canalisation de lorigine de linstallation, se conformerau tableau 7 ci-dessous.

Tableau 7 Dfinition des valeurs Up pour les parafoudres complmentaires

Up du parafoudreplac lorigine de

linstallation

Catgorie desurtension du

matriel install plus de 30 m decanalisation de

lorigine delinstallation

Up du parafoudrecomplmentaire plac

proximit dumatriel protger

II 1,5 kV 1,5 kV

> II Parafoudre nonncessaire

Catgorie II 2,5 kV 2,5 kV

> II Parafoudre nonncessaire

Dans le cas o le btiment comporte un paratonnerre, se reporter lannexe G.

En cas dinstallation de parafoudres complmentaires, ils doivent tre de Type 2 et doivent trecoordonns avec le parafoudre install lorigine de linstallation. Il y a plusieurs faons de sassurer que plusieurs parafoudres sont coordonns : utilisation des informations dun mme constructeur (ce premier cas, qui est le plus simple, est

recommand) ;

calcul rapide simplifi dcrit en annexe G. Lassociation de parafoudres issus de diffrents constructeurs est traite dans lannexe F qui donnedes valeurs de distance ncessaire entre 2 parafoudres pour assurer leur coordination. Comme ces valeurs sont bases sur des cas thoriques indpendamment des technologies utilisespar les constructeurs elles ne conduisent donc pas des solutions optimises. NOTE Il existe dautres mthodes telles que : le calcul avec un logiciel de simulation ou les essais en laboratoire. Cesmthodes sont dcrites dans la norme CEI 61643-12.


27 UTE C 15-443

7.6 Choix du (ou des) dispositif(s) de protection associ(s) au parafoudrePour le choix du (ou des) dispositif(s) de protection associ(s) au parafoudre, seuls les dfauts laterre et les courts-circuits sont prendre en considration (voir tableau 4).

7.6.1 Modes de dfaillance en fin de vie du parafoudre

Le parafoudre peut arriver en fin de vie dans les cas suivants :- par emballement thermique d un cumul excessif de contraintes de foudre nexcdant pas ses

caractristiques, mais conduisant une destruction lente de ses composants internes ;- par mise en court-circuit due un dpassement de ses caractristiques conduisant une

dgradation brutale de son impdance.

Dans les deux cas, le parafoudre doit tre dconnect de linstallation.

Sa mise en court-circuit peut entraner :

- soit un courant de court-circuit, auquel cas la dconnexion doit tre assure par un dispositifassurant la protection contre les courts-circuits, et le cas chant, la protection contre lescontacts indirects ;

- soit un courant de dfaut la terre, auquel cas la dconnexion doit tre assure par un dispositifassurant la protection contre les contacts indirects.

7.6.2 Dispositifs assurant la dconnexion

Les dispositifs assurant la dconnexion en fin de vie, sont :

- soit incorpors dans le parafoudre ; ils sont appels dconnecteurs ;- soit installs en srie avec le parafoudre ; ce sont alors des fusibles, des disjoncteurs, des DDR

etc.

La protection contre lemballement thermique et son dispositif de dconnexion sont intgrs auxparafoudres.A noter que pour certains parafoudres le risque demballement thermique nexiste pas parconception. De tels parafoudres ne comportent donc pas de protection thermique.

7.6.3 Protection contre les contacts indirectsLa rgle de protection contre les contacts indirects sapplique (voir 411 de la NF C 15-100).

En schma TT, un DDR de type S doit tre install en amont dun parafoudre. Dans le cas dunbranchement puissance limite (tarif bleu), ce dispositif peut tre le disjoncteur de branchement.

Il est rappel que les DDR de type S sont immuniss contre les risques de dclenchementsindsirables (5 kA, 8/20).

En cas de premier dfaut en schma TN et de second dfaut en schma IT, le dispositif deprotection contre les surintensits assure gnralement la protection contre les contacts indirects.

7.6.4 Protection contre les courts-circuitsLes caractristiques du dispositif de protection (disjoncteur ou fusible) sont donnes par leconstructeur du parafoudre.

Le pouvoir de coupure du dispositif de protection doit tre au moins gal au courant maximal decourt-circuit prsum au lieu de linstallation.

Eta

pe 9

du

logi

gram

me


UTE C 15-443 28

7.6.5 Dispositifs de signalisationLa signalisation de la dconnexion du parafoudre est ralise de la manire suivante :- pour un disjoncteur ou un DDR, elle peut tre assure par la position de la manette ;- pour un fusible, elle est assure par un indicateur.

Elle est prvue par construction pour lemballement thermique.

7.7 Situation de linstallation suite une dfaillance du parafoudreSelon le mode dinstallation du parafoudre et de son dispositif de protection associ, on peutassurer en situation de fin de vie du parafoudre :- la priorit la protection contre les surtensions,- la priorit la continuit de lalimentation,- la fois la protection contre les surtensions et la continuit de lalimentation.Les figures 7, 8 et 9 sont donnes titre dexemple.

7.7.1 Protection contre les surtensions en fin de vie par interruption de lalimentationCe mode dinstallation conduit dconnecter le parafoudre et les circuits ou matriels en cas de finde vie du parafoudre.Ce schma prsente linconvnient de mettre linstallation ou le circuit hors service tant que leparafoudre nest pas remplac.Il nest donc pas utilisable dans le cas dapplications o la continuit de service est ncessaire(alarme, incendie, tlsurveillance,).

D : Dispositif de protection SPD : Parafoudre E : Equipement

Figure 7 Montage du dispositif de protection en srie avec la charge oulinstallation protger

Eta

pe 1

0 du

logi

gram

me

Eta

pe 9

du

logi

gram

me

E

SPD

SPD


29 UTE C 15-443

7.7.2 Continuit dalimentation des matrielsCe mode dinstallation conduit dconnecter le parafoudre tout en conservant la continuitdalimentation des circuits ou matriels en cas de fin de vie du parafoudre.Ce schma augmente la probabilit doffrir une continuit de service au dtriment de la continuit deprotection.

Figure 8 Montage du dispositif de protection dans la branche du parafoudre

7.7.3 Continuit de protection et dalimentation des matrielsLa continuit de protection et dalimentation des matriels peut aussi tre obtenue dans la mesure oun systme de redondance est mis en place.En cas de fin de vie du parafoudre SPD1, le dispositif de protection D1 fonctionne et la protectioncontre les surtensions continue tre assure par la branche du parafoudre SPD2.

D1, D2 : Dispositif de protection E : Equipement SPD : Parafoudre

Figure 9 Montage de parafoudres en redondance

E

DD : Dconnecteur

SPD : Parafoudre

E : Equipement protgerSPD

E

D2D1

SPD

SPD


UTE C 15-443 30

7.7.4 Slectivit entre dispositif de protection et protections amontsPour obtenir la continuit dalimentation des matriels, il faut respecter les rgles de slectivithabituelles entre le dispositif de protection du parafoudre et les dispositifs de protections installs enamont.Dans tous les cas les informations relatives la slectivit avec les autres protections installes enamont sont donnes par le constructeur.

8 REGLES DINSTALLATION DES PARAFOUDRES

8.1 Emplacement du parafoudre dans linstallationLe parafoudre (et ses dispositifs de protection) destin protger une installation doit tre install leplus prs possible de lorigine de linstallation.

Le parafoudre complmentaire destin protger un matriel d'utilisation particulirement sensibleest install proximit de ce matriel.

8.2 Raccordement des parafoudres dans un tableau lectriqueLes conducteurs de raccordement sont ceux reliant les conducteurs actifs au parafoudre et reliant leparafoudre la liaison quipotentielle ou au conducteur de protection ou au PEN. Ils doivent avoirune section minimale de 4 mm en cuivre.

En cas de prsence d'un paratonnerre, cette section minimale est de 10 mm.

Figure 10 Exemple de cblage dans untableau lectrique

DpartsL2

L3

L1

PEBornier de terre intermdiaire

D

P

Rgle 1 : Respecter la longueur L (L1+L2+L3) 25 (AQ2)

25 (AQ1)


43 UTE C 15-443

Annexe F Coordination entre parafoudres de type 2

F1 Coordination entre parafoudresLorsque plusieurs parafoudres sont utiliss dans une mme installation, il est ncessaire de lescoordonner afin de sassurer de leur comportement face une surtension.

NOTE Les paragraphes suivants traitent de la coordination des parafoudres entre conducteurs actifs et terre. Unbesoin de coordination similaire existe pour les parafoudres entre phases et neutre.

Ceci est en gnral le cas quand :

a) le parafoudre de tte, dimensionn pour rsister aux courants de foudre lorigine delinstallation, a un niveau de protection trop lev pour les matriels de linstallation.

E Matriel protger avec un niveaude protection de 1,5 kV.

SPD1 Parafoudre de tte dimensionnavec In et Imax adquats face auxcourants de foudre susceptibles desurvenir et avec niveau de protection2,5 kV. Ce niveau est trop lev parrapport la tenue du matriel protger.

SPD2 Parafoudre proximit du matriel protger avec niveau de protectionadapt et coordonn avec SPD1.

b) les matriels sensibles sont trop loin du parafoudre de tte.

Figure F1 Mise en cascade de parafoudres

E Matriel protger avec un niveau deprotection de 1,5 kV.

SPD1 Parafoudre en tte dimensionn avecIn et Imax adquats face aux courantsde foudre susceptibles de survenir etavec niveau de protection 1,5 kV. Ceniveau de 1,5 kV est acceptable enprincipe, bien quil ny ait alors pas demarge, mais la distance d est tropleve.

SPD2 Parafoudre proximit du matriel protger avec niveau de protectionadapt et coordonn avec SPD1.

E

SPD1

Choc

SPD2

d > 30 m

EChoc

SPD1

SPD2


UTE C 15-443 44

F2 Rgles gnrales de la coordinationDans le cas simple mais frquent de deux parafoudres base de varistances ZnO (voir figureF2), on peut expliquer la ncessit de la coordination.

Figure F2 Cas de 2 parafoudres

Soit une onde 8/20 damplitude Imax1 (courant support par le premier parafoudre). On sintressealors la partie I2 du courant circulant dans le deuxime parafoudre. Ces deux parafoudres sontmal coordonns si le courant I2 est suprieur Imax2. En effet, dans ce cas, le deuximeparafoudre sera dtruit alors que le premier parafoudre restera intact.Le parafoudre lorigine de linstallation tant dtermin et toutes choses tant gales parailleurs, les rgles gnrales de coordination sont les suivantes :

Plus la distance (d) augmente entre les deux parafoudres et plus I2 diminue (voir figure F3).Plus limpdance entre les deux parafoudres augmente et plus le deuxime parafoudre estindpendant du parafoudre de tte.

Figure F3 Rpartition des courants entre deux parafoudres en cascadeen fonction de la distance les sparant

80

60

40

20

00 20 40 60 T *10

-6

*10-3 Courant

Onde pleine

3 2

1

4

TITC

1 I1 distance courte

2 I2 distance courte

3 I1 distance longue

4 I2 distance longue

TC Instant o le courant passe totalement dans le parafoudre aval (distance courte)

Instant o le courant passe totalement dans le parafoudre aval (distance longue)

TI

d

EChocI1 I2

UP1 UP2SPD1

SPD2


45 UTE C 15-443

Plus Up2 est faible par rapport Up1 et plus I2 augmente.Plus le niveau de protection du deuxime parafoudre est faible par rapport au premier et plus ilfaudra augmenter la distance pour optimiser le partage du courant.

Plus Imax2 est faible par rapport Imax1 et plus il faut augmenter la distance entre les deuxparafoudres pour assurer une bonne coordination entre deux parafoudres.

Plus la tenue du deuxime parafoudre est faible par rapport au premier et plus il faudraaugmenter la distance pour le dcoupler correctement.

NOTE Pour la coordination, Imax est pris en compte et non In.

Le tableau F1 donne des valeurs de distances utilisables pour la coordination de deux varistancesZnO suivant le schma de la figure F2, qui permettent de saffranchir dune tude de coordination.Il convient de noter que ces distances peuvent tre considrablement rduites par la ralisationdune tude de coordination approprie.

Ces valeurs ne tiennent compte ni des tolrances de fabrication, ni des dispositifs en srie avec leparafoudre (dispositif de protection, ...). Elles peuvent tre ajustes en accord avec le fabricantdes deux parafoudres.

Tableau F1 Distances utilisables entre deux parafoudresZnO en labsence dune tude de coordination

Premier parafoudre Deuxime parafoudreUp1

Niveau deprotection

kV

Imax1Courantmaximal

kA

In1Courantnominal

kA

Up2niveau deprotection

kV

Imax2Courantmaximal

kA

In2Courantnominal

kA

Distance minimaleentre les deuxparafoudres

(d)

m2,5 40 20 1,5 10 5 20

2,0 40 20 1,5 10 5 10

1,8 20 10 1,5 10 5 5

2,5 10 5 1,5 4 2 10

1,5 10 5 1,2 4 2 5

Dans le cas dautres technologies ou si lon souhaite avoir plus de prcisions, il convient deraliser soit des essais, soit des modlisations. Ceci est en gnral complexe et il est souhaitablede se rapprocher du constructeur des parafoudres pour obtenir les informations ncessaires.


UTE C 15-443 46

Annexe G Cas o le btiment est quip de paratonnerres

G1 GnralitsLes articles ci-dessous reprennent uniquement les paragraphes du guide qui sont complts oumodifis dans le cas dun btiment protg par paratonnerre.Dans le cas des btiments intgrant le poste de transformation, si la prise de terre du neutre dutransformateur est confondue avec la prise de terre des masses interconnecte la prise de terredu paratonnerre, la mise en uvre de parafoudres nest pas obligatoire.

G2 Choix des parafoudresL'utilisation conjointe de parafoudres de type 1 avec des paratonnerres est obligatoire afin deraliser lquipotentialit entre le rseau dnergie et la prise de terre du paratonnerre. Lesparafoudres utiliss lorigine de linstallation sont du Type 1.

Dans le cas de btiment de hauteur suprieure 10 m, afin de rpartir les contraintes entre lestages, il est recommand dinstaller aussi des parafoudres de type 2 ( lorigine de chaqueinstallation privative ou chaque tage) coordonns avec le parafoudre type 1 plac lorigine.Les informations sur cette coordination sont fournies par les constructeurs.

Dans le cas dimmeubles quips de paratonnerre et comportant plusieurs installations privatives,le parafoudre de type 1 ne pouvant tre mis en uvre lorigine de linstallation est remplac pardes parafoudres de type 2 (In 5 kA) placs lorigine de chacune des installations privatives.

G2a Courant de choc Iimp Caractristiques lectriques principalesLe courant Iimp minimum est de 12,5 kA.

Des valeurs plus leves peuvent tre ncessaires suite une tude dingnierie duparatonnerre.

G2b Niveau de protection UpLa rgle gnrale du niveau de protection de 2,5 kV doit tre respecte en tte dinstallation.

Dans le cas particulier o un seul parafoudre ne permet pas datteindre ce niveau compte tenu duniveau de courant Iimp ncessaire, il est possible dutiliser deux parafoudres coordonns(parafoudre de tte de type 1 et parafoudre aval de type 2). Dans ce cas, le parafoudre de ttepeut avoir un niveau Up 4kV.

La protection sera complte par linstallation dun parafoudre complmentaire selon les deuxsituations suivantes :

Un matriel de catgorie II est install moins de 30 m de lorigine de linstallation : unparafoudre aval Up 2,5 kV (ou 1,5 kV si ncessaire, voir 3.3.2.1) doit tre install proximitdu premier.

Seuls des matriels de catgorie III sont installs moins de 30 m de lorigine de linstallation,par drogation, il est admis dinstaller le parafoudre aval 2,5 kV (ou 1,5 kV si ncessaire, voir3.3.2.1) proximit des quipements de protger.


47 UTE C 15-443

La valeur du niveau de protection Up du parafoudre dentre doit tre en conformit avec lesexigences du tableau G1 ci-dessous.

Tableau G1 Dfinition des valeurs Up pour les parafoudres complmentaires

Tenue aux chocs dumatriel install moins de 30 m de

canalisation de loriginede linstallation

Up du parafoudreplac lorigine de

linstallation

Tenue aux chocs dumatriel install plus

de 30 m de canalisationde lorigine delinstallation

Up du parafoudrecomplmentaire plac proximit du matriel

protger

Catgorie II 2,5 kVCatgorie II 2,5 kV

Catgories III et IV Parafoudre nonncessaire

Catgorie II ou III 2,5 kVCatgories III et IV 4 kV (1)

Catgorie IV Parafoudre nonncessaire(1) Voir la drogation prcise en G.1.2.2.

G3 Section des conducteurs de raccordement au rseauEn prsence d'un paratonnerre, les conducteurs de terre des parafoudres doivent avoir unesection minimale de 10 mm2 en cuivre.

G4 Effet de la foudre sur linstallation en prsence dun paratonnerreUn paratonnerre est destin protger une structure en offrant la foudre un chemind'coulement privilgi la terre. Lors de cet coulement, deux phnomnes interviennent :

Monte en potentiel des terres : tout btiment ayant sa prise de terre commune, ou coupleavec la prise de terre d'un paratonnerre, voit cette prise de terre soumise une lvation depotentiel, suite un coup de foudre.

Drivation d'une partie du courant de foudre dans le rseau ; ceci conduit injecter, dans lesinstallations lectriques des btiments relis au rseau, une partie du courant de foudre.

On considre en gnral, compte tenu de l'attnuation dans les cbles, qu'au-del d'une longueurde 500 m mesure entre le paratonnerre et le btiment considr, l'injection de courant depuis leparatonnerre devient ngligeable.

NOTE Peut galement avoir un effet quivalent celui dun paratonnerre toute structure dont la hauteur estsuprieure la hauteur du btiment: arbres, chemines d'usines, etc.

La protection des btiments contre la foudre fait l'objet des normes NF C 17-100 et NF C 17-102.


UTE C 15-443 48

Annexe H Exemples pratiques de cblage pour rpondre la rgledes 0,50 m (cas du schma TT)

Lefficacit dun parafoudre dpend en partie de son installation selon les rgles de lart. Enparticulier, les longueurs de raccordement du parafoudre et de son dispositif de protection doiventtre aussi courtes que possibles cest dire L1 + L2 + L3 0,5 m. (Voir 8.4.2)

Pour raliser cette condition, une solution consiste raccorder le conducteur principal deprotection la borne de terre place le plus prs possible du parafoudre en rajoutantventuellement une borne de terre intermdiaire (voir schmas ci-dessous).

A noter que les longueurs :

de la borne principale de terre la borne de terre intermdiaire,

de la borne de terre intermdiaire la borne de terre,

ne sont pas comptabiliser dans les 0,50 m.

H1 Cas gnralH1a Alimentation Phase/Neutre et cble PE opposes

Figure H1 Exemple de cblage

Borne de terre intermdiaire

L1

L2

L3

D

P

Borne de terre

Borne principale de terre

Conducteur principal deprotection

Vers utilisationPE


49 UTE C 15-443


H1b Alimentation Phase/Neutre/PE au mme niveau




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H1c Cas dun ensemble dappareillage avec enveloppe mtalliqueDans le cas dutilisation densemble dappareillage avec enveloppe mtallique, si lenveloppe estutilise comme conducteur de protection, lensemble dappareillage doit tre conforme la normeNF EN 60439-1 (C 63-421). Le constructeur de lensemble dappareillage doit sassurer que lescaractristiques de lenveloppe permettent cette utilisation.

vers utilisation

Borne principalede terre

L1

L3Rpartiteur de terre

L2

P

D



51 UTE C 15-443

9 PARAFOUDRES POUR RESEAUX DE COMMUNICATION

9.1 Domaine dapplicationLe prsent article indique les conditions relatives au choix et la mise en uvre des parafoudresdestins protger les installations raccordes directement des rseaux externes decommunication filaires (transmission voix, donnes, images, commande, signalisation,.), ainsique les matriels qui y sont connects.

Ce guide concerne les parafoudres installs en aval du point de livraison (dans la partie privative)de linstallation de communication.

Il ne traite pas de la protection des rseaux de distribution qui sont de la responsabilit desoprateurs. De mme il ne traite pas des rseaux qui ne sont pas raccordes directement desrseaux externes de communication, mais peut servir de base pour la protection de ceux-ci.

9.2 Surtensions dans les rseaux de communicationLa foudre est une des premires causes de perturbations et de destructions de terminauxconnects aux services de communication filaires.

Comme pour les rseaux basse tension, les surtensions transitoires peuvent apparatre sur lesrseaux filaires de communication et perturber les matriels qui y sont connects. Lesmcanismes dapparition des surtensions sur les rseaux de communications sont similaires ceux des rseaux basse tension (voir 2.2).

De plus une contrainte supplmentaire apparat pour les quipements de communication, en effet,un coup de foudre proche induit des surtensions sur les lignes lectriques basse tension et leslignes de communication. En consquence, les interfaces dalimentation et de communicationdun mme matriel peuvent se retrouver des rfrences de potentiels diffrentes et unamorage peut se produire entre elles.Le schma ci-dessous dcrit un exemple dquipement connect deux rseaux (basse tensionet communication) dont les points dentres sont gographiquement loigns (ou spars) lun delautre.

Figure 11 Equipement connect deux rseaux soumis des surtensions

Pour la protection dune installation de communication contre les surtensions transitoires dorigineatmosphrique, il convient dinstaller des parafoudres visant limiter de manire la plus efficacepossible la propagation des surtensions ainsi que les diffrences de potentiels entre les rseaux.Ces parafoudres doivent tre installs sur chacun des rseaux filaires de linstallation considreet pas seulement sur le rseau dnergie.


UTE C 15-443 52

9.3 Matriels protgerLes quipements connects aux rseaux de communications sont particulirement sensibles auxsurtensions transitoires et ont une tenue aux chocs rduite.

Les consquences des surtensions peuvent aller de la perte d'information, du fonctionnementerratique (en cas de dpassement du niveau d'immunit du terminal) la destruction desquipements (en cas de dpassement du niveau de tenue aux chocs du terminal).

Pour les quipements de tlcommunication, la norme NF EN 60950 (C 77-210) dfinit un niveaude tenue aux chocs de 1,5 kV sur les entres de communication.

Pour certains types de terminaux, la tenue aux chocs n'est pas toujours dfinie par les normes derfrence et doit donc tre obtenue auprs du constructeur du matriel.

9.4 Les parafoudres pour rseaux de communication

9.4.1 GnralitsLes parafoudres pour rseaux de communication sont conus pour protger les quipementsconnects aux rseaux de communication contre les surtensions transitoires, en limitant leurniveau une valeur compatible avec la tenue des quipements.

Les parafoudres pour rseau de communication peuvent tre associs des dispositifssupplmentaires protgeant contre les surtensions frquence industrielle ou contre lessurintensits.

9.4.2 Principe de fonctionnementEn labsence de surtension transitoire, le parafoudre na pas dinfluence significative sur lescaractristiques de fonctionnement de linstallation o il est connect, notamment en terme dequalit de transmission.

Lors de lapparition dune surtension transitoire, le parafoudre diminue sa propre impdance etdrive ainsi le courant de choc afin de limiter la tension ses bornes. Sa capacit limiter latension rsiduelle ses bornes assure le niveau de protection.

Le parafoudre retrouve son impdance leve dorigine aprs le passage de la surtensiontransitoire.

Les parafoudres pour rseau de communication sont principalement bass sur la mise en uvrede trois types de composants :

les clateurs gaz,

les varistances loxyde de zinc ou au carbure de silicium,

les diodes dcrtage.(voir annexe B)

Ces diffrents composants peuvent tre utiliss seuls ou coupls entre eux afin amliorer leursperformances en terme de courant de dcharge ou de niveau de protection.


53 UTE C 15-443

9.4.3 Caractristiques des parafoudres pour rseaux de communicationLes parafoudres pour rseaux de communication doivent tre conformes la normeNF EN 61643-21 (C 61-744-21).

Les paramtres suivants, dfinis dans cette norme, sont prendre en compte pour ledimensionnement des parafoudres :

a) Uc : Tension maximale de service permanentb) Caractristiques en transmissionc) Up : Niveau de protectiond) In : Courant nominal de dcharge appel endurance en impulsion dans la norme de rfrence

9.4.3.1 Tension maximale de service permanent UcCest la valeur maximale de la tension (en continu ou en valeur efficace) spcifie, admissible quipeut tre applique de faon continue entre les bornes du parafoudre sans affecter sonfonctionnement. Cette tension doit tre suprieure la tension maximale du rseau decommunication.

9.4.3.2 Caractristiques en transmissionLe parafoudre ne doit pas perturber la transmission du matriel quil protge : il doit doncnotamment fonctionner la frquence maximale de service de la ligne, ce qui peut tre dfinit parles paramtres suivants :- Capacit parasite (en nF)- Perte dinsertion (en dB)- Facteur dadaptation (en dB)- Affaiblissement de conversion longitudinal (ACL) (en dB)

- Taux derreur binaire (TEB)- Paradiaphonie (en dB)

La prise en compte de ces diffrentes caractristiques dpend du type de transmission etdapplication.

La perte dinsertion (pour lensemble des types de transmissions) ainsi que le facteur dadaptation(pour les liaisons haute frquence) sont les caractristiques les plus significatives.

9.4.3.3 Niveau de protection UpPrincipal paramtre qui caractrise les performances de protection du parafoudre par limitation dela tension entre ses bornes. Il doit tre infrieur la tenue aux chocs du matriel protger.


UTE C 15-443 54

9.4.3.4 Courant nominal de dcharge InLe courant nominal de dcharge est caractris par la rsistance un certain nombre dedcharges en courant et tension.

Dans le prsent guide, le niveau de tenue en endurance en impulsionnel est dfini par lacatgorie C2 du tableau 3 de la norme NF EN 61643-21 (C 61-744-21).

9.4.3.5 Caractristiques de raccordement des parafoudres

9.4.3.5.1 Configuration des parafoudres pour rseaux de communicationLes parafoudres pour rseau de communication sont classifis en fonction de :- leur nombre de bornes,- leur mode dinsertion sur les circuits protger.

Les principales configurations sont :a) Parafoudre 2 bornes : Parafoudre destin tre connect en drivation entre un

conducteur du circuit protger et le conducteur principal de protection.b) Parafoudre 3 bornes : Parafoudre destin tre connect en drivation entre une paire de

conducteur protger et le conducteur principal de protection.c) Parafoudre 5 bornes : Parafoudre destin tre connect en srie sur la paire de

conducteur protger et connect au rseau de masse. Il est quip de deux jeux de bornes,entre et sortie spares, dune impdance srie insre entre le rseau et lquipement, etdune borne de connexion destine tre raccorde au conducteur principal de protection.

SPD = Parafoudre

a) Parafoudres 2 bornes b) Parafoudre 3 bornes c) Parafoudre 5 bornes (2 ports)

Figure 12 Types de parafoudres pour rseau de communication

9.4.3.5.2 Modes de protectionLes parafoudres sont installs pour prvenir des surtensions de mode commun et/ou de modediffrentiel.- Surtensions de mode commun : ce sont des surtensions apparaissant entre les conducteurs

actifs et le conducteur de protection ou la terre.- Surtensions de mode diffrentiel : ce sont des surtensions apparaissant entre les conducteurs

actifs.

SPD SPD SPDCtrseau

Utilisationprotge


55 UTE C 15-443

9.4.3.5.3 Modes de dfaillance en fin de vieEn fin de vie, aprs avoir coul des courants de dcharge au-del des valeurs garanties par leconstructeur, ou aprs avoir t sollicit par les surtensions frquence industrielle de longuedure (exemple : contact prolong du rseau de communication avec le rseau basse tension), leou les composant(s) actif(s) constituant le parafoudre passe en mode de dfaillance.Deux modes de dfaillance sont possibles :a) Dfaillance en court circuitDans ce cas, le parafoudre va interrompre la transmission des signaux et donc informer de sadfaillance. De plus, la liaison tant court-circuite la terre, le matriel se trouve protg contredventuelles nouvelles surtensions.

b) Dfaillance en circuit ouvertDs cet instant, le parafoudre ne peut plus assurer sa fonction et un indicateur signaleobligatoirement sa dfaillance pour pouvoir effectuer le remplacement.

9.5 Processus de choix et dinstallation des parafoudres pour rseaux de communicationLe choix et les rgles dinstallation des parafoudres doivent suivre lordre suivant :

a) Application des rgles de la NF C 15-100 (9.6)

b) Analyse du risque (9.7)

c) Choix (9.8)

d) Installation (9.9)


UTE C 15-443 56

Ce processus est rsum dans le logigramme ci-dessous.

Figure 13 Logigramme du processus de choix et dinstallation des parafoudrespour rseaux de communication

Dans tous les cas le niveau de protection rel aux bornes des matriels protger doit treprivilgi au dtriment ventuel des autres caractristiques.

Identificationde lapplication

ou des terminaux

Pas de parafoudre(en attente des infos

pour la caractrisation)

OUI

NON

Parafoudresde communication

ncessaires

Parafoudresraccords surle rseau BT

(9.6)

Parafoudresncessaires suivant analyse de risque

(9.7)

Terminaux plus de 30 m

de lorigine(9.9.2a)

Cheminementcommun des lignes BT

et communication(9.9.2a)

Parafoudres recommands proximit du terminal

(9.9.2b)

Parafoudres lorigine de linstallation

(9.9.2.1)

Choix desparafoudres

(9.8)

NON

OUI

Pas de parafoudrede communication

NON

OUI

NON

OUI

OUI

NON


57 UTE C 15-443

9.6 Rappel de la NF C 15-100Lorsquun parafoudre est mis en uvre sur le circuit de puissance, il est recommand deninstaller aussi sur le circuit de communication.

Lorsque des parafoudres sont mis en uvre dans des rseaux de communication, ils doivent trerelis la prise de terre des masses de linstallation.

9.7 Analyse du risque

9.7.1 GnralitsLa dcision de mise en uvre de parafoudres sur le rseau de communication dpend de :

la prsence de parafoudres sur le rseau basse tension (voir 9.6),

du rsultat de lanalyse de risque ci-dessous.

9.7.2 Mthode d'valuation du risqueLa mthode dcrite base sur une approche similaire celle utilise pour le rseau basse tension(voir 7)

Cette mthode tient compte des facteurs suivants :

la probabilit de foudroiement de la zone,

le mode de distribution de la ligne de communication (arien ou souterrain dans la limite de500 m)

la topographie du site,

la nature et la valeur des matriels protger,

les consquences de lindisponibilit

Pour estimer l'intrt de l'installation d'un parafoudre, trois tapes sont considrer :

1) - valuation du niveau d'exposition du site aux surtensions de foudre,2) - valuation des consquences des perturbations sur les matriels et la scurit des personnes,3) - rsultat de lanalyse.

Dautres approches, tenant compte de facteurs supplmentaires ou de pondrations diffrentes,sont possibles en fonction des situations particulires et du risque tolrable par lutilisateur.

9.7.2.1 Evaluation du niveau d'exposition aux surtensions de foudreLe niveau d'exposition aux surtensions de foudre dnomm F est valu par la formule suivante :

F = Nk (1,6 + 2 x Lcom + )o :Nk : est le niveau kraunique local, (voir annexe E)Lcom : est la longueur en km de la ligne de communication arienne reliant l'installation.

Pour des valeurs suprieures ou gales 0,5 km, on retient Lcom = 0,5. : est un coefficient prenant en compte la situation de la ligne arienne et celle du btiment.

La valeur de est donne dans le tableau ci-dessous.


UTE C 15-443 58

Tableau 8 Valeurs de selon la situation de la ligne arienne et du btiment

Situation de laligne arienne

(BT) et dubtiment

Compltemententour destructures

Quelquesstructures

proximitou inconnue

Terrain plat oudcouvert

Sur une crte,prsence de plan

deau, sitemontagneux

1 0 0,5 0,75 1

9.7.2.2 Evaluation des consquences des perturbationsL'valuation des consquences des perturbations dnomme G est donne par la formulesuivante :

G = M + I + Po :

M : reprsente le prix du matriel et vaut : 1 pour un matriel de prix faible, 2 pour un matriel de prix moyen, 3 pour un matriel de prix lev.

I : reprsente le cot de l'indisponibilit du matriel et vaut : 1 pour une indisponibilit sans incidence sur l'activit, 2 pour une indisponibilit entranant une interruption partielle de l'activit, 3 pour une indisponibilit entranant une interruption totale ou une consquence conomiqueinacceptable.

P : reprsente les consquences de lindisponibilit du matriel sur la sant et ou la scurit despersonnes : 0 pour une indisponibilit sans incidence, 5 pour une indisponibilit avec incidence.

9.7.2.3 Rsultats de lanalyseA partir des deux estimations F et G, l'intrt d'installer une protection sur les rseaux decommunication peut tre valu comme indiqu dans le tableau ci-dessous :

Tableau 9 Rsultat de lanalyse du risque foudre

FG

F < 20 20 < F < 40 40 < F < 80 F > 80

G > 6 Utile Indispensable Indispensable IndispensableG = 5 ou 6 Utile Utile Indispensable IndispensableG = 3 ou 4 peu utile Utile Utile IndispensableG < 2 peu utile peu utile peu utile Utile

9.8 Choix des parafoudres pour rseaux de communicationLe choix des parafoudres pour rseaux de communication seffectue :

soit en dterminant exactement les paramtres du parafoudre en fonction de ceux de la ligneet de lquipement protger (voir 9.8.1),

soit dune faon pratique et simplifi en se rfrant aux constructeurs de parafoudres, quiindiquent gnralement le parafoudre appropri en fonction de lapplication (voir 9.8.2).


59 UTE C 15-443

9.8.1 Choix selon les paramtres du parafoudre

9.8.1.1 Choix de la tension maximale de rgime permanent UcLa valeur de Uc doit tre suprieure la tension maximale de service de la ligne sur laquelle estconnect le parafoudre. Si la tension de ligne nest pas connue, le type de ligne permetgnralement de choisir le parafoudre adapt (voir 9.8.2).

A titre dexemple on peut rencontrer les types de ligne suivants : rseau commut tlphonique,distribution tlvision par cble, rseau informatique Ethernet 10 base T,..

9.8.1.2 Choix du niveau de protection UpIl doit tre le plus faible possible et infrieur la tenue aux chocs des matriels protger.

En absence dinformation sur les performances des matriels, le niveau de protection sera fix auminimum 3 fois la tension maximale de service de la ligne considre.

Dautres paramtres influent sur la tension rsiduelle aux bornes du matriel protger ; Voir9.9.5.

9.8.1.3 Choix de InA lorigine de linstallation, le courant dendurance en impulsionnel In recommand pour lesparafoudres pour rseau de communication est de 5 kA.

A proximit des matriels protger, ce niveau peut tre soit 1, 2 ou 5 kA.

Une valeur plus leve donnera une dure de vie plus longue pour le parafoudre.

9.8.1.4 Choix des caractristiques en transmission

9.8.1.4.1 Perte dinsertionLa perte dinsertion du parafoudre la frquence maximale de service de la ligne doit tre la plusfaible possible. Une perte infrieure ou gale de 1 dB est gnralement acceptable.

9.8.1.4.2 Facteur dadaptationLe facteur dadaptation du parafoudre la frquence maximale de service de la ligne doit tre lemeilleur possible. Un facteur dadaptation infrieur ou gal de - 10 dB ( moins 10 dB ) estgnralement acceptable.

9.8.1.5 Mode de dfaillance en fin de vieLes parafoudres doivent avoir une fin de vie identifiable facilement telle que :

mise en court-circuit, indicateur de fin de vie (cas de fin de vie en circuit ouvert).

9.8.2 Choix pratique et simplifi du parafoudreLidentification du type de ligne et dapplication sur laquelle est raccord le matriel protgerpermet un choix pratique et simplifi du parafoudre utiliser.

Comme gnralement les constructeurs de parafoudres dfinissent leurs produits en fonction dela ligne dutilisation et de lapplication, le choix en est simplifi sans devoir prendre en compte latension Uc, le niveau Up et les caractristiques de transmission.


UTE C 15-443 60

Exemple de choix : Parafoudres pour matriel raccord au rseau tlphonique commut.

En gnral le constructeur de parafoudres prvoit dans ce cas un parafoudre ayant lescaractristiques suivantes :

une tension de fonctionnement Uc de 150 V minimum, un niveau de protection Up de 260 V, un courant nominal de dcharge de In gal ou suprieur 5 kA, une perte dinsertion 3 kHz infrieure 1 dB.

9.9 Installation des parafoudres pour rseaux de communication

9.9.1 GnralitsLefficacit des parafoudres dpend, en plus de leurs performances intrinsques, de la qualit deleur mise en uvre et notamment des points suivants :

choix de lemplacement des parafoudres, qualit de la connexion des parafoudres, limitation de la surface de boucle.

9.9.2 Localisation des parafoudresLe choix de la localisation des parafoudres se fait en fonction du logigramme (figure 13). Deuxconfigurations sont dfinies :

a) A lorigine de linstallationLa mise en uvre des parafoudres lentre de linstallation est la solution prfrentielle car ellerunit les caractristiques suivantes :

- Localisation en amont de la distribution interne afin dviter que les courants perturbateurs nepntrent dans linstallation ;

- Optimisation des longueurs pour respecter la rgle des 0,50 m (voir 9.9.3) ;

- Facilit de raccordement au rseau de terre de linstallation ;

- Regroupement des accs de puissance et de communication afin de rduire les boucles danslinstallation (voir 9.9.2.1) ;

- Protection globale dune installation peu tendue.

b) A proximit du terminal de communicationIl est recommand dinstaller les parafoudres au plus prs du terminal dans les cas suivants (voir9.9.2.2) :

- Un terminal protger est loign de plus de 30 m de lorigine de linstallation ;

- Larrive des lignes basse tension et de communication sont non communes.

Dans le cas de linstallation dun parafoudre proximit du terminal, le parafoudre lorigine delinstallation peut ne pas tre install.


61 UTE C 15-443

9.9.2.1 Parafoudres installs lorigine de linstallationQuand le parafoudre est install lorigine de linstallation, il peut tre install dans un desemplacements suivants :

- Rpartiteur principal des rseaux de communication (parties privatives) ;

- Tableau Gnral Basse Tension (TGBT), ou proximit ;

- Tableau de communication dans la Gaine Technique Logement (GTL) pour lhabitat. (Voirfigure 14).


UTE C 15-443 62

Figure 14 Exemple de mise en uvre des parafoudres de puissance etde communication dans la gaine technique logement (GTL)

NOTE La liaison entre les deux borniers de terre doit tre la plus courte possible, de prfrence 0,50 m et avec unesection minimale de 6 mm.

Autres applicationsCanalisations de communication

TV/Satellite/Interactivit

Can

alis

atio

ns d

e co

mm

unic

atio

n

Can

alis

atio

ns d

e pu

issa

nce

Tableau de communication (TC) Tableau de rpartition (TR)

Parafoudrede communication

Panneau de contrle (PC)

Can

alis

atio

ns d

e pu

issa

nce

Can

alis

atio

ns d

e br

anch

emen

t

SPD

Parafoudrebasse tension

SPD

Parafoudrebasse tension


63 UTE C 15-443

Afin dviter le couplage des perturbations foudre entre les circuits amont et aval des protections,il est indispensable de faire cheminer ces circuits sur des parcours diffrents.

Afin de limiter les surtensions transitoires gnres par induction dans la boucle cre par lecble dalimentation basse tension et le cble de communication du matriel protger, ilconvient de rduire la surface de cette boucle en faisant cheminer les cbles conjointement etparalllement.

La figure 15 ci-dessous prsente le schma dimplantation des parafoudres basse tension et decommunication lorigine de linstallation.

Figure 15 Exemple de mise en uvre des parafoudres de puissance etde communication

9.9.2.2 Parafoudres installs proximit du terminal protgerLorsque le parafoudre est install proximit du terminal, les conditions suivantes sont remplir :

- Un parafoudre est install proximit du terminal et sur chaque rseau (BT etcommunication).

- Limiter la longueur de la liaison terre entre les deux parafoudres.

SPDSPD


UTE C 15-443 64

La figure 16 ci-dessous donne un exemple dimplantation des parafoudres dans le cas ou lesarrives ne sont pas communes.

Figure 16 Exemple de mise en uvre des parafoudres pour des arrivesnon communes des rseaux dnergie et de communication

9.9.3 Rgles de cblageLe conducteurs de raccordement reliant le parafoudre au rseau de terre de l'installation doit avoirune section minimale de 1,5 mm en cuivre.

9.9.4 Mise la terre de l'installationL'installation de parafoudres pour rseaux de communication n'entrane pas d'exigenceparticulire en ce qui concerne la valeur de la rsistance de la prise de terre des masses.Les valeurs des prises de terre des masses qui rsultent de l'application de la norme NF C 15-100sont satisfaisantes pour l'installation de parafoudres de rseau de communication.Dans le cas d'une installation existante, si diffrentes prises de terre existent pour un mmebtiment, elles doivent tre interconnectes.Dans le cas d'une installation desservant plusieurs btiments, il est aussi recommandd'interconnecter les prises de terre de ces btiments si la distance est courte.

9.9.5 Influence du cblage sur la valeur UpLa tension rsiduelle (U) aux bornes du matriel protger est la somme de la tension Up duparafoudre et de la somme des chutes de tension inductive des conducteurs de raccordement(U1 + U2). (Voir figure 17 ci-dessous).Il est donc indispensable, pour limiter la tension aux bornes du matriel protger, que lalongueur totale des conducteurs de raccordement (L1 + L2) soit aussi rduite que possible etquelle n'excde pas 0,50 m.Pour les parafoudres 5 bornes, seule la longueur de raccordement L2 au rseau de terre est considrer.

SPD

SPD SPD


65 UTE C 15-443

Figure 17 Influence du raccordement sur le niveau Up

9.9.6 Maintenance des parafoudres pour rseaux de communicationChaque parafoudre dispose dune indication de fin de vie (voir 9.8.1.5).Il convient de vrifier rgulirement ltat des parafoudres.En cas de dfaut, il convient de changer le ou les lments dfectueux en respectant lesinstructions du constructeur.

______________

Parafoudre 2 bornes Parafoudre 3 bornes Parafoudre 5 bornes (2 ports)

SPD

UpU

U1

U2

L1

L2

SPDCtrseau

Utilisationprotge

UU2

Up

L2

SPD

L1

U

U1

Up

U2 L2


protection des installations Électriques

Documents

choix des parafoudres

raccordement des parafoudres

catgorie iii

catgorie iv

compte des surtensions

surtensions de foudre

choix de in

communication ute bp